[发明专利]一种基于能源塔的高效能源站及其控制方法

说明书

本发明是一种基于能源塔的高效能源站及其控制方法，其中高效能源站包括能源塔组、溶液浓度控制单元、热泵机组单元和用户端组成；用户端内设置有分水器和集水器，所述的溶液浓度控制单元内设置有溶液箱和板式换热器，所述的能源塔组包括若干个并联设置的能源塔和溶液浓度检测装置，所述的热泵机组单元包括若干个并联设置的热泵机组；通过管路阀门控制系统可以实现常规制冷模式、主机高效制冷模式、常规制热模式、主机高效制热模式、溶液箱蓄热模式、溶液再生模式等多种工作模式。该种能源站及其控制方法能够有效提高空调机组的工作性能和能源利用效率。

技术领域

本发明是空调系统集成技术领域，具体的说是一种基于能源塔的高效能源站及其控制方法。

背景技术

随着中国经济的高速增长，建筑节能的重要性逐渐体现出来。目前建筑能耗占我国全社会终端能耗的比例约为27.5％。且随着城镇化的发展，建筑能耗将快速增加，城市化的发展给我国建筑用能能源供应造成了较大压力。而在目前整个城镇建筑能耗中，空调能耗占其中最主要方面，尤其对于长江中下游地区特有的夏热冬冷空气潮湿气候特征，制冷空调能耗要占到建筑总能耗的50％～70％。通过调查研究发现，目前的已有建筑70%以上属于高能耗建筑，均具有一定的节能改造潜力。

在目前建筑制冷空调系统中，广泛使用的供冷/暖方式为冷水机组+锅炉（燃煤、燃气或燃油）和热泵机组（空气源热泵、地源热泵和水源热泵）两种，其供冷/热方式各有其优缺点和适用范围。

空气源热泵利用大气中低品位能，具有节能兼顾供冷供热、使用灵活、方便、所占空间小、利用效率高、无污染等优点，其作为重要的节能性供热空调设备在长江中下游地区、西南地区、华南地区以及中南地区得到了广泛使用，目前对于空气源热泵的研究主要集中在解决其结霜问题和提高其适用范围两个方面。由于空气源热泵冬季运行时蒸发器表面容易结霜，霜层在蒸发器表面的形成和增长增加了传热过程的热阻，增加了空气流过换热器的阻力，恶化了传热效果，造成风机功耗增加。

地源热泵使用土壤作为冷热源，具有高效、节能、环保、节省占地面积、舒适等诸多优势，因此在大型建筑中得到了很大程度上的应用。但是其固有的缺点也造成了其被全面推广受到了一定的限制。首先的问题是能量平衡的问题，即向地下提供的热量与从地下得到的热量能否保证相等的问题。其次地埋管换热能力衰减问题也制约其广泛应用。由于地源热泵需要从地下换取热量，其对土质及其地下生态的影响，也是一个需要解决的问题。

水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源(如地表水、河流、湖泊)或者利用人工再生水源(工业废水、地热水等)等低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的电能输入实现供冷供暖的目的。水源热泵在部分区域得到了应用，然而水源热泵仅仅适合于有合适水源的区域，大大影响了其使用的范围。同时水源热泵在冬夏两季取/排热能力方面存在较大的差异，尤其在冬季浅层水源温度较低，一般仅高于冰点温度5℃左右，其在冬季作为热泵运行效率较低。此外浅层水源水质问题也对水源热泵的推广应用产生了较大的阻力。因此其应用区域有很大的局限性。水冷冷水机组加锅炉的供冷/热方式在大型中央空调系统中应用的较为普遍。在夏季，冷水机组配备有冷却塔这一水循环冷却设备，用以散去冷凝器中的热量，从而使其在高效率的状态下运行，具有技术成熟可靠、效率高、无生态污染和初投资少等优点。冷水机组通过冷却塔以蒸发冷却的方式达到降低冷凝温度的效果，冷凝器冷凝温度理论上可以达到室外空气湿球温度，与空气源热泵相比，冷凝温度得到更大的降低，从而提高了机组供冷效率。然而冷却塔仅限于在夏季运行，冷水机组在冬季时处于闲置状态。冬季则采用锅炉等设备供暖，一次能源利用率低且排放物污染环境，目前城市中燃煤锅炉已经基本禁止运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于能源塔的高效能源站及其控制方法，该系统在夏季以水冷冷水机组的供冷模式运行，而在冬季则以热泵的供热模式运行，冷却塔转化为吸热设备—能源塔，通过向塔内淋水填料表面喷淋溶液吸收空气中的热量，而热泵中的冷凝器提供热量实现系统供暖。采用该系统既不影响冷水机组夏季高效制冷性能，在冬季又可以替代锅炉供暖，提高了能源利用率和设备利用效率。